DE1913901A1 - Cold light mirror - Google Patents
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Description
BALZERS PATENT- UND BliTEILISUSGO AKTIENGESELLSCHAFT, FL - 9496 Balzers, Fürstentum LiechtensteinBALZERS PATENT- UND BLiTEILISUSGO AKTIENGESELLSCHAFT, FL - 9496 Balzers, Principality of Liechtenstein
BALZERS + PFEIFFER HOCHVAKUUM GMBH Heinrich-Hertz-Str. 6 D - 6 Frankfurt/M. 9oBALZERS + PFEIFFER HOCHVAKUUM GMBH Heinrich-Hertz-Str. 6th D - 6 Frankfurt / M. 9o
KaltlichtspiegelCold light mirror
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kaltlichtspiegel wie aie insbesondere durch Aufdampfen von dünnen Schichten auf unterlagen hergestellt und beispielsweise bei Kinoprojektoren zur abtrennung der wärmestrahlung vom sichtbaren Licht gebraucht werden.The present invention relates to cold mirrors such as aie in particular by vapor deposition of thin layers documents and, for example, cinema projectors are used to separate heat radiation from visible light.
Us ist ein Kaltlichtspiegel bekannt, mit einem für Wärmestrahlen durchlässigen Träger und aufgedampften dünnen Oberflächenschichten., wobei die unterste, hauptsächlich reflektierende .Ochicht aus reinstem Silizium besteht und von mehreren darauf aufgedampften DielektrikumsschLchten aus abwechselnd höherund niedrigbrechenden Substanzen bedeckt i3t. Dieser bekannte Kaltlichtspiegel weist z,L. auf der Üiliziumachicht 4 bis 6 •Schichten von abwechselnd äiliziumoxyd und Titanoxyd oder Tantuloxyd auf, wobei auf die 3iliziuni3chicht vorzu,jsweiye zunächst eine dchicht aus einem .Uliziumoxyd folgt. .Dieser bekannte Vorschlag geht davon aua, dass reinstes Jilizium vonA cold-light mirror is known, with a carrier permeable to heat rays and vapor-deposited thin surface layers, the lowest, mainly reflective, layer consisting of the purest silicon and covered by several layers of dielectric vapor vapor-deposited thereon made of alternately higher and lower refractive index substances. This known cold light mirror has z, L. On top of the silicon layer there are 4 to 6 layers of alternating silicon oxide and titanium oxide or tantulin oxide, with the silicon layer being preceded by a layer of silicon oxide. This well-known proposal assumes that the purest silicon of
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der Grenze des sichtbaren Spektrums an für Wärmestrahlen durchlässig ist und im Sichtbaren einen wesentlichen l'eil der Strahlung reflektiert. Bei geeigneter Schichtdicke erreicht man eine Reflexion von ca. 62^ für das sichtbare Licht, üin solcher Spiegel wäre sehr unwirtschaftlich; um. auf einen neflexionskoeffizienten von über 90/» zu kommen, der erst einen wirtschaftlichen Nutzeffekt ergibt, könnte man daran denken, durch eine iteihe interferierender Uchicnten auf der Oberfläche des üiliziumspiegels die Heflexion auf den genannten Wert zu vergrössern. Jedoch selbst wenn beispielsweise 4 zusätzliche Schichten aus abwechselnd den Oxyden von 'x'itan und Silizium aufgedampft werden, erreicht man nur eine tteflexion von rund 75$, mit 6 Zusatzschichten von rund 80?» in der hit te des reflektierten 3pektralbereiches. Die ürfahrung hat gezeigt, dass für einen nach dem bekannten Vorschlag aus einer G-rundschicnt von oilizLum und Zu sat ζ schichten hergestellten Kaltlichtspiegel wesentlich mehr Zusatzsenichten erforderlich sind, will man eine saubere, farbstichfreie Trennung dee durchzulassenden von dem zu reflektierenden 3pektralbereich erzielen.the limit of the visible spectrum is permeable to heat rays and in the visible reflects a substantial part of the radiation. With a suitable layer thickness, a reflection of approx. 62% for visible light is achieved; such a mirror would be very uneconomical; around. To arrive at a reflection coefficient of over 90 / », which only results in an economic benefit, one could think of increasing the reflection to the stated value by a series of interfering icks on the surface of the silicon mirror. However, even if, for example, 4 additional layers of alternating oxides of 'x'itan and silicon are vapor-deposited, you only achieve a reflection of around $ 75, with 6 additional layers of around 80? » in the hit te of the reflected 3-spectral range. Experience has shown that for a cold-light mirror manufactured according to the known proposal from a basic layer by oilizLum and additional layers, significantly more additional layers are required if one wants to achieve a clean, color-cast-free separation of the spectral range to be transmitted from the 3-spectral range to be reflected.
Urfindungsgeaiäss wird ein Jchichtaufbau vorgeschlagen, welcher überraschenderweise eine Losung dieses Problems mit wesentlich weniger uchichten ermöglicht. Es. wurde gefunden, dass es vorteilhafter ist, nicht nur eine Jiliziumschieht als spiegelnde tfrundschicht zu verwenden, auf welche ein i'iehrschichtsystera aus anderen abwechselnd hoch- und niederbrechenden otoffen folgt, sondern mehrere oiliziunischichben als hochbrechende Teilschichten eines mehrschichtigen Interferenzsystems zu benutzen.According to the original invention, a layer structure is proposed which Surprisingly, this problem can be solved with significantly fewer reports. It. it was found to be more beneficial is not just a silicon layer as a reflective base layer to use which one i'iehrschichtsystera from others alternating high and low breaking otoffen follows, but several oiliziunischichben as high-refractive sub-layers to use a multilayer interference system.
Die Erfindung betrifft demgemäss einen Kaltlichtapiegel bei welchem auf einem warmestrahlendurchlässigen Träger eine 3iliziumschlcht und darauffolgend weitere abwechselnd hoch- und niedrigbrechende wechselschichten etwa von λ/4 optischer Dicke der mittleren wellenlänge λ - 55Onutdes sichtbaren dpektralbereiches auf-The invention accordingly relates to a cold light mirror which has a silicon layer on a carrier permeable to heat radiation and then further alternating high and low refractive alternating layers of approximately λ / 4 optical thickness of the middle one wavelength λ - 55Onut of the visible spectral range on
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gebracht sind und ist dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Siliziumschicht folgend wenigstens eine von der ersten durch eine niedrigerbrechende Schicht getrennte weitere Siliziumschicht aufgebracht ist.are brought and is characterized in that on the Following the first silicon layer, at least one further silicon layer separated from the first by a lower refractive index layer is upset.
üin bewährtes Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt ein Kaltlichtspiegel dar, welcher 5 auf einem wärmestrahlendurchlässigen !'rager aufgebrachte Schichten aufweist, wobei die auf dem Träger aufliegende erste Schicht aus Silizium, die folgende Schicht aus einem Siliziumoxyd, vorzugsweise SiCp, und die dritte Schicht wiederum aus Silizium besteht, wobei die Dicke . jeder der Schichten gleich λ/4 der Wellenlänge λ =550 incudes sichtbaren upektralbereichos ist. Zur Erhöhung der Wirkung ist zusätzlich je eine Schicht von λ/4 optischer Dicke aus 3iC? und TiC aufgebracht. .Oasi+ erreicht air· eine Reflexion von über 90.-'j in der I.itte des reflektierten Spektralbereiches, also weeentlich mehr als in den oben erwähnten jSeispielen nach dem besonnten Litcmd der Y'ecnnik mit gleich viel oder sogar mehr Schichten ersielt wird. Die Beständigkeit erfindun^agemäss aufgebauter i ehrschichtsysteme ist hervorragend. (Jm die Bestrindi-rkeit zu or'ifen, wurde der vorerwähnte Kaltlichtspiegel in yj) iges Salzwasser gelegt. Dabei zeigte sich, dass nach 100 Stunden noch keinerlei Zerstb'rungserocLeinungen feststellbar waren.A tried and tested embodiment of the invention is a cold light mirror which has 5 layers applied to a heat-radiation-permeable layer, the first layer made of silicon on the carrier, the following layer made of silicon oxide, preferably SiCp, and the third layer again made of silicon consists, the thickness. each of the layers is equal to λ / 4 of the wavelength λ = 550 incudes of the visible upectral range. To increase the effect, a layer of λ / 4 optical thickness made of 3iC ? and TiC applied. .Oasi + air · achieves a reflection of over 90 .- 'j in the middle of the reflected spectral range, that is, a few times more than is achieved in the above-mentioned examples according to the sunlit method of technology with the same number or even more layers. The resistance of multi-layer systems built up according to the invention is excellent. Sodium salt water (Jm or'ifen to the Bestrindi-lity, the above-mentioned cold mirror in yj was) determined. It was found that after 100 hours no erosion of any kind was noticeable.
Anstelle des als niederbrechende Schichtsubstanz beispielsweise erwähnten 3i0p können auch alle anderen bekannten, für niederbrechende Schichten bewährten Stoffe, wie z.B. Kagnesiumfluorid treten. Mit Magnesiumfluorid konnte bei sonst gleichem Aufbau des 5-Schichtsystems wie im vorerwähnten Beispiel eine um ca. 2 bis 3% höhere Reflexion erzielt werden. Die Beständigkeit eines solchen Schichteystems gegenüber feuchtigkeit und mechanischem Abrieb war ebenfalls hervorragend. JSrfindungsgemässe iyiehrschichtsysteme haben auch eine sehr gute Temperaturwechselbeständigkeit gezeigt.Instead of the low-refractive layer substance, for example All other known substances that have been tried and tested for low-refraction layers, such as e.g. magnesium fluoride, can also be used step. With magnesium fluoride it was possible with otherwise the same structure of the 5-layer system, as in the example mentioned above, a reflection that is approx. 2 to 3% higher can be achieved. The durability such a layer system against moisture and mechanical Abrasion was also excellent. According to the invention Iyiehrschichtsysteme also have a very good thermal shock resistance shown.
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In der anliegenden Zeichnung sind zwei Beispiele eines XaItlichtspiegels nach der Erfindung schematisch dargestellt.In the attached drawing are two examples of a light mirror shown schematically according to the invention.
-Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Hohlspiegel, auf dessen Innenseite gemäss oben beschriebenem Beispiel 5 »Schichten in der Reihenfolge Silizium, Siliziumoxyd, Bilizium, Siliziumoxyd, Titanoxyd aufgebracht sind. 1 bezeichnet den wärmestrahlendurchlässigen opiegelkftrper z.B. aus ülas, 2 die Siliziumschichten, 3 die Siliziumoxydschichten und 4 die Titanoxydechicht.-Fig. 1 shows a section of a concave mirror on which Inside according to the example described above 5 »layers in in the order silicon, silicon oxide, silicon, silicon oxide, Titanium oxide are applied. 1 denotes the one that is permeable to heat radiation opaque body e.g. made of oil, 2 the silicon layers, 3 the silicon oxide layers and 4 the titanium oxide layer.
iig. 2 zeigt als i>tuck eines ebenen Spiegels ein ähnliches ■Jchichtsyatem wobei 5 die Siliziuiuschichten, 6 die iiagnesiumfluorid - und 7 eine I'itanoxydßchicht bedeutet.iig. 2 shows a similar one as the i> tuck of a plane mirror ■ Jchichtsyatem where 5 the silicon layers, 6 the magnesium fluoride - and 7 means a titanium oxide layer.
Die uchichtdieken sind nicht massatäblicrx gezeichnet und betragen in beiden Beispielen je λ/4 (optische Schichtdicke!) der gewünschten üchwerpunktswellenlänge. The uchichtdieken are not drawn massatäblicrx and are in both examples λ / 4 (optical layer thickness!) Of the desired center of gravity wavelength.
PH 6849PH 6849
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